基于UG/NX10.0的數(shù)控車床后置處理的研究
2020-6-2 來源： 濱州渤海活塞公司 濱州盟威戴卡輪轂 作者：許海軍 張沛霞 徐敏 張厚茂 張新文
摘要：數(shù)控車床主要用于加工回轉(zhuǎn)零部件，對于簡單的回轉(zhuǎn)工件，可以通過人工進(jìn)行點位計算進(jìn)行手工編程即可，但對于復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零部件，由于點位較多，需要單個點分別輸入進(jìn)行程序編制，工作量較大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。因此通過對UG/NX10.0軟件后處理功能的探索，利用UG/Post Build 功能, 針對配置FANUC數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床開發(fā)后置處理器，使得所生成的程序代碼能夠直接應(yīng)用于數(shù)控車床。
關(guān)鍵詞：數(shù)控車床；UG/Post Build；FANUC數(shù)控系統(tǒng)；后置處理器
1 、引言
后置處理（Post Processing）是數(shù)控加工自動編程中需要考慮的一個重要問題，是數(shù)控編程技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。作為CAD/CAM系統(tǒng)與機(jī)械制造連接的紐帶，后置處理的主要任務(wù)是根據(jù)具體機(jī)床運動結(jié)構(gòu)和控制指令格式，將前置處理計算的刀位數(shù)據(jù)變換成機(jī)床各軸的運動數(shù)據(jù)，并按其控制指令格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，成為數(shù)控機(jī)床的加工程序。因此，配置和開發(fā)有效的后置處理程序?qū)鉀Q從設(shè)計到制造過程存在的瓶頸、提高編程效率和加工的可靠性有著重要意義。為提高自動編程效率，充分發(fā)揮數(shù)控車床的優(yōu)勢，本文通過 UG/Post Build 功能，針對配置 FANUC 數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床開發(fā)了專用后置處理程序，并通過產(chǎn)品加工驗證了該后置處理的正確性。
2、 數(shù)控車床主要參數(shù)
機(jī)床：FT450；數(shù)控系統(tǒng)：FANUC_ 0i _D；工作行程：x軸為450mm、Z軸為500mm，刀庫容量8把。
3、 FANUC_ 0i _D 數(shù)控系統(tǒng)輔助功能的應(yīng)用
一個完整的數(shù)控加工程序由開始符、程序名、程序加工指令、結(jié)束符等組成。常用的指令有：G 功能（準(zhǔn)備功能）、M功能（輔助功能）、F功能（進(jìn)給功能）、S功能（主軸旋轉(zhuǎn)功能）、T功能（刀補(bǔ)功能）等指令。G功能（準(zhǔn)備功能）：使機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)之間建立起某種加工方式的指令，分為模態(tài)代碼和非模態(tài)代碼。M 功能（輔助功能）：控制機(jī)床及其輔助裝置的開、關(guān)功能的一種命令，如開、停冷卻泵；主軸正反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)；程序結(jié)束；刀具的更換等功能。本文中 FT450 數(shù)控車床數(shù)控程序常用 G 功能、M功能的代碼及含義分別如表1、表2所示。
表1 常用G功能代碼及含義
表2 常用M功能代碼及含義
4 、加工程序?qū)笾锰幚淼囊?/strong>
（1）NC程序自動換刀。
（2）每一程序結(jié)束后，機(jī)床主軸停轉(zhuǎn)，冷卻關(guān)閉，Z方向回零，便于檢查工件加工質(zhì)量。
（3）在每一程序結(jié)尾處增加加工時間顯示，便于工時計算。
5 、應(yīng)用UG/Post Build開發(fā)FANUC系統(tǒng)數(shù)控車床后置處理
UG/Post Build 是 UG 提供的一個可視化的編制后置處理程序的工具，應(yīng)用非常方便，它有一個非常重要的優(yōu)點：所見即所得。它使用 UG 內(nèi)部刀軌數(shù)據(jù)作為輸入，經(jīng)后處理后直接將刀具軌跡轉(zhuǎn)換成機(jī)床能夠識別的NC代碼，不用再輸出CLS文件[1]。本文主要以FANUC數(shù)控系統(tǒng)為論述對象創(chuàng)建一個數(shù)控車床的后置處理程序，步驟如下：
（1）在電腦左下角點擊“開始”按鈕，在所有程序目錄下，打開 NX\Post Build 后置處理程序構(gòu)造器，如圖1所示。
圖1 后置處理程序構(gòu)造器界面
（2）新建一個后處理。在新建后置處理“Creat New Post Processor”對話 框 中 ，Post Name 為 FANUC_ 0i _D，輸出單位“Post Output Unit”設(shè)置為米制，機(jī)床類型選擇 Lathe（車床），機(jī)床控制系統(tǒng)從Library中選擇FANUC，如圖2所示，控制系統(tǒng)的選擇非常重要，一定要正確選擇所用數(shù)控系統(tǒng)。
圖2 新建FANUC_ 0i _D后處理器
（3）單擊“Creat New Post Processor”對話框中的“OK”按鈕，進(jìn)入用戶編輯界面，在“Mchine Tool”屬性頁的左面結(jié)構(gòu)窗口中設(shè)置和FANUC數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)的參數(shù)。設(shè)置完成后，點擊“Display Machine Tool”按鈕，系統(tǒng)顯示2-Axis Lathe數(shù)控車床簡圖，如圖3所示。
圖3 2-Axis Lathe數(shù)控車床簡圖
（4）機(jī)床參數(shù)設(shè)置。床自身的數(shù)據(jù)輸入機(jī)床參數(shù)，如各軸的極限行程、最大進(jìn)給速率等，如圖4所示。
圖4 機(jī)床參數(shù)設(shè)置
（5）程序和刀軌參數(shù)設(shè)置。定義程序開始程序段：此處定義數(shù)控車程序開頭部分需要書寫的程序段。在 start of program 程序塊里輸入G40（取消刀具補(bǔ)償），否則會造成一定的安全隱患，M06實現(xiàn)自動換刀功能，創(chuàng)建過程如圖5所示。
圖5 開始程序段的創(chuàng)建
（6）定義數(shù)控程序加工過程程序段。程序加工過程中常用到的直線插補(bǔ) G01，圓弧插補(bǔ)G02\G03等，不再贅述，如圖6所示。
圖6 數(shù)控程序結(jié)束程序段
（7）定義數(shù)控程序結(jié)束程序段。其中包括取消刀具補(bǔ)償（M40），關(guān)閉切削液（M09），主軸停轉(zhuǎn)（M05），主軸 Z 方向回原點，以便檢查工件加工質(zhì)量，如圖7所示。
圖7 數(shù)控程序結(jié)束程序段
（8）在程序結(jié)尾處增加加工時間的顯示，以便工時計算。
點擊圖 7 中的下拉列表，選擇 Custom Command添加到%后面，彈出圖 8 所示對話框。在文本欄輸入Total_Time，對話框空白處填寫：
圖8 顯示加工時間程序段
（9）保存退出，在保存文件夾目錄下生成FANUC_0i _D_post.cdl，F(xiàn)ANUC_ 0i _D.pui，F(xiàn)ANUC_0i _D.tcl3個文件源代碼，圖9所示為生成的部分后置處理源代碼。
圖9 部分后置處理源代碼
（10）數(shù)控車后置處理程序與UG NX10.0的集成。為了在 UG/NX10.0 安裝程序中順利找到新創(chuàng)建的機(jī)床后置處理程序，便于加工程序的生成，必須把新生成的3個源文件 FANUC_ 0i _D_post.cdl，F(xiàn)ANUC_ 0i _D.pui，F(xiàn)ANUC_ 0i _D.tcl 集成安裝到Postprocessor文件夾內(nèi)才能生效。
6 、運用UG/NX10.0編寫程序進(jìn)行實驗驗證
應(yīng)用UG/Post Build開發(fā)FANUC數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控車專用后置處理程序[1]，對復(fù)雜外形回轉(zhuǎn)件加工刀軌文件進(jìn)行后置處理，輸出的數(shù)控加工程序應(yīng)用數(shù)控車進(jìn)行加工，驗證了該后置處理程序的正確性。加工某一零件時（見圖 10），采用單向輪廓切削加工方式，切削深度恒定，以避免突然變向或深度變化影響加工精度，其他的參數(shù)按常規(guī)參數(shù)設(shè)置，加工過程與仿真過程完全一致，沒有運動干涉，加工的零件經(jīng)過檢驗后其尺寸精度等滿足工程要求。
圖10 計算機(jī)演示加工效果
下面是該零件進(jìn)行后置處理后生成的部分程序代碼：
7 、結(jié)束語
應(yīng)用 UG/Post Build 開發(fā) FANUC_0i_D 數(shù)控系統(tǒng)后置處理程序所生成的數(shù)控代碼，無需生成 CLS 文件，可以直接生成用于數(shù)控車床的程序代碼，加工各種復(fù)雜回轉(zhuǎn)零部件，從而極大地提高數(shù)控車床的編程效率，同時，各個企業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)及軟件版本各有不同，所開發(fā)的后處理并不能應(yīng)用于不同的機(jī)床，但對其它后處理的開發(fā)起到一定的借鑒作用。
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